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Verfahren zum kollektiven Überwachen und Regeln des Straßen-
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.verkehrs und zum individuellen Signalisieren einschlagbarer Fahrtrouten
sowie Einrichtungen zur Ausführung des Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kollektiven überwachen und
Regeln des Straßenverkehrs und zum individuellen Signalisieren der von Kraftfahrzeugführern
auf dem Weg zu ihrem Fahrtziel einschlagbaren Fahrtrouten; sie bezieht sich außerdem
auf Einrichtungen, die zur Ausführung dieses Verfahrens in besonderer Weise ausgebildet
sind.
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Die Probleme des Straßenverkehrs haben zu überlegungen, Vorschlägen,
Versuchssystemen und Einrichtungen in großer Zahl geführt, mit denen überlastungen,
Unfällen und ganz allgemein Behinderungen entgegengewirkt werden soll, also nach
Lösungen gesucht wird, Verkehrsabläufe zu harmonisieren und schwierige Situationen
zu entspannen.
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Aus dem Zusammenhang der Fundamentalgrößen des Straßenverkehrs: Verkehrsdichte
und Verkehrsstärke (Verkehrsdichte = Anzahl der Fahrzeuge, die sich gleichzeitig
auf einer bestimmten Strecke von z.B. 1 km Länge befinden, Verkehrsstärke = Anzahl
der Fahrzeuge, die pro Zeiteinheit, z.B. 1 Stunde, 1 Minute, an einer bestimmten
Stelle vorbeifahren) folgt, daß ein Optimum erreichbar ist, wenn eine mittlere Verkehrsdichte
herrscht, bei der die Verkehrsstärke ihr
Maximum erreichen kann.
Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist es dort, wo es aufgrund hoher Kraftfahrzeugzahlen
überhaupt zu Verkehrsproblemen kommt, unmöglich, die Voraussetzungen für eine zu
jeder Zeit derart geringe Verkehrsdichte zu schaffen, daß - abgesehen von Witterungseinflüssen
- ein Ziel auf direktem Wege nur in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit des
Fahrzeugs zu erreichen ist.
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Hierfür müßte das Straßennetz in einem Umfang erweitert werden, für
den weder Grund und Boden noch die Baukosten zur Verfügung stehen. Große Verkehrsdichte
führt zu Behinderungen, Kolonnenbildungen, Staus, Unfällen und häufig zeitweise
zu völligem Erliegen des Straßenverkehrs. Das gilt sowohl für innerstädtischen Verkehr
als auch für Landstraßen und Autobahnen. Alle sinnvollen Maßnahmen, derartige Probleme
in den Griff zu bekommen, müssen deshalb darauf abzielen, vorhandenen Straßenraum
besser zu nutzen und den Verkehr möglichst gleichmäßig auf diesen zu verteilen.
Dabei sollte gleichzeitig auch die Sicherheit erhöht und darauf geachtet werden,
daß derartige Maßnahmen nicht zu unangemessener Steigerung des Kraftstoffverbrauchs,
der Fahrtzeiten und anderer individuell und kollektiv bereitzustellender Werte führen.
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Viele überlegungen, Vorschläge usw. befassen sich in erster Linie
mit Fragen der überwachung und der Regelung des Straßenverkehrs. Solange dabei nur
Verkehrsdaten erfaßt und zur Ausführung dirigistischer Maßnahmen verwendet werden,
über deren Hintergründe die einzelnen betroffenen Kraftfahrer nichts erfahren oder
sich kein eigenes Bild machen können, ist damit zu rechnen, daß zur Behebung einer
kritischen Situation zugunsten des Kollektivs der Betroffenen einzelne von diesen
übergebührlich belastet werden, indem von ihnen z.B. verlangt wird, kurz vor ihrem
Ziel einen längeren Umweg einzuschlagen.
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Dabei wird von solchen Verkehrs teilnehmern nicht nur mehr Kraftstoff
und Fahrtzeit verbraucht, sie erhöhen gezwungenermaßen jedoch ungewollt und eigentlich
unnötig die Verkehrsdichte auf der Umleitungsstrecke. Würde ein solcher Kraftfahrer
hingegen wissen, wie lange eine derartige Maßnahme noch andauert, oder könnten Ausnahmen
für solche Fälle zugelassen werden, bestünde die Möglichkeit, daß ein solcher Kraftfahrer
von sich aus eine Entscheidung fällt, oder ihm von außen eine modifizierte Entscheidung
mitgeteilt wird, mit deren Ausführung allen Beteiligten besser gedient wäre.
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Ein wesentlicher Faktor für sinnvolle Maßnahmen, die eine bessere
Auslastung des vorhandenen Straßenraumes zum Ziel haben, ist demnach die Verringerung
des Informationsdefizits bei den einzelnen Kraftfahrzeugführern hinsichtlich der
Ereignisse oder Verhältnisse, die die Verkehrsdichte und die Verkehrsstärke auf
den zum gewünschten Fahrtziel einschlagbaren Fahrtrouten beeinflussen. Zu Zeiten
geringen Verkehrs macht sich ein solches Informationsdefizit nicht wesentlich bemerkbar,
da etwaige Störungen sich nicht oder nur unerheblich auswirken. Mit der Zunahme
des Verkehrs in den Bereich des Optimums, insbesondere über den optimalen Bereich
hinaus, ist es hingegen erforderlich, bereits in immer größerer Entfernung von Orten
mit kritischen Situationen über diese informiert zu sein, um nicht nur ein Teilproblem
zu lösen oder zu mindern. Unter dieser Voraussetzung braucht man sich nicht darauf
zu beschränken, kritische Situationen von einem Ort auf dessen Nachbarschaft zu
verlagern. Es können vielmehr individuelle Entscheidungen getroffen werden, nach
denen eine Fahrt eventuell abgebrochen oder nicht angetreten wird, zumindest jedoch
Orte mit kritischen Situationen von einem Teil der Verkehrsteilnehmer
weiträumig
umfahren werden, die dadurch anderen Verkehrsteilnehmern, deren Ziel auf dem Weg
zu einem solchen Ort liegt, weite Umwege zu ersparen.
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Aus der DE - OS 19 51 992 ist ein Verfahren zur Informationsübertragung
zum Erreichen der gewünschten Fahrtziele im Straßenverkehr bekannt, bei dem ortsfeste
Vorrichtungen im Straßennetz und Fahrzeugeinrichtungen vorgesehen sind.
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über die ortsfesten Vorrichtungen und die Fahrzeugeinrichtungen kann
ein Fahrzeugführer für den Straßenverkehr relevante Informationen erhalten. Er hat
dazu zunächst sein Fahrtziel über ein Eingabegerät seiner Fahrzeugeinrichtung mitzuteilen.
über eine Fahrzeugantenne und eine Empfangseinrichtung werden während der Fahrt
Informationen empfangen, in einem Vergleichsgerät ausgewertet und über eine Anzeigevorrichtung
als optische und/oder akustische Hinweise ausgegeben. Die empfangenen Informationen
sind einer Fahrbahn zugeordnet und in der ortsfesten Vorrichtung gespeichert. Sie
werden nacheinander und sich zyklisch wiederholend in Telegrammform ausgesendet.
Hierzu dient eine Sendeantenne, die in der Fahrbahn verlegt ist. Stimmen die empfangenen
Informationen, die dem eingegebenen Fahrtziel zugeordnet sein müssen, mit den Angaben
über das Fahrtziel überein, kommt es zur Ausgabe eines diesbezüglichen Hinweises
über die Anzeigevorrichtung. Sofern die ortsfesten Vorrichtungen mit manuell bedienbaren
Eingabegeräten ausgerüstet und/oder durch einen Verkehrs rechner auf aktuelle Verkehrslagen,
auch auf solche in benachbarten Gebieten hinsichtlich der von ihnen auszusendenden
Informationen variabel sind, können den Fahrzeugführern Änderungen ihrer Fahrtrichtung
empfohlen werden, bevor sie in eine kritische Verkehrs situation geraten, die in
den ausgesendeten Telegrammen bereits berücksichtigt ist. Bei diesem bekannten Verfahren
wirken die Fahrzeuge nur passiv
mit. Dadurch kann zwar der Geräteaufwand
in den Fahrzeugen gering gehalten werden, das Informationsdefizit bleibt jedoch
vergleichsweise gering wie bei bekannten Ampelanlagen oder anderen variablen Verbots-,
Gebots-oder Hinweis zeichen, auf die auch bei diesem Verfahren nicht verzichtet
werden sollte. Schließlich kann - zumindest in einer erfahrungsgemäß längere Zeit
dauernden Einführungsphase - nicht verlangt und davon ausgegangen werden, daß alle
Verkehrsteilnehmer anstelle der kollektiv geltenden, jedoch im Straßennetz installierten
Anlagen für variable Hinweis zeichen mit entsprechenden Bordgeräten ausgerüstet
sind.
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Von diesem bekannten System geht die aus der DE - OS 27 27 311 bekannte
Einrichtung zur individuellen Zielführung von Kraftfahrzeugen aus. Obwohl dabei
jede Fahrbahn einzeln mit Information versorgt werden soll und ein Kraftfahrzeugführer
je nachdem, auf welcher Fahrbahn er beispielsweise an eine Kreuzung heranfährt,
eine ganz speziell für diese Fahrbahn vorgesehene Information erhält, gibt es dabei
eine eigentümliche Schwierigkeit.
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Bekommt ein Bordgerät z.B., wenn es ein bestimmtes Ziel eingespeichert
hat, den Hinweis "rechts abbiegen, so muß ein Fahrzeug mit demselben Fahrtziel,
das aus der Gegenrichtung kommt, den Hinweis "links abbiegen" erhalten. Um diesem
Mangel abzuhelfen, sollen nun die Sender der ortsfesten Vorrichtungen bestimmten
Teilen des Straßennetzes, z.B. Kreuzungen, Verzweigungen oder komplizierteren Verkehrsknoten
fest zugeordnet sowie die im Bereich eines solchen Senders an die Fahrzeuge übermittelten
Zielinformationen für alle Fahrzeuge gleich und von deren Fahrort und Fahrtrichtung
unabhängig sein. Damit die erforderliche Unterscheidbarkeit herbeizuführen ist,
müssen zudem alle
möglichen oder alle zugelassenen alternativen
Fahrtrichtungen, die zur Anfahrt auf ein Ziel geeignet und in der Zielinformation
des zugeordneten Senders enthalten sind, straßenseitig durch bestimmte Leitfarben
oder Leitsymbole eindeutig gekennzeichnet werden. Diese Leitfarben oder Leitsymbole
sind den Fahrzeuglenkern als Fahrhinweise durch die Bordgeräte anzuzeigen. Als Nachteil
wird dabei bewußt in Kauf genommen, daß dem Kraftfahrer anstatt eines Hinweises,
dem er "blind" folgen kann, nur ein Leitzeichen übermittelt wird, das einer bestimmten
Fahrtrichtung zugeordnet ist, und daß die zugehörige Fahrtrichtung erst noch, z.B.
anhand eines am Straßenrand installierten Wegweisers oder anhand der Fahrbahnmarkierungen
von ihm festgestellt werden muß. Für weiterreichende Voraus ankündigungen sind im
Straßennetz installierte Hinweiszeichen erforderlich, in denen die Leitfarben bzw.
Leitsymbole mit enthalten sind. Da auch hierbei die Fahrzeuge nur passiv mitwirken,
kann eine Verringerung des Informationsdefizits über weiter entfernte Verkehrssituationen
nicht herbeigeführt werden.
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Im Gegensatz dazu werden bei einem bekannten 11Autofahrer Leit- und
Informationssystem-ALI", für das in der DE-OS 25 15 660 ein Verfahren und eine Schaltung
zum Erzeugen und induktiven übertragen von FM-Signalen beschrieben ist, Informationen
zwischen den Fahrzeugführern und ortsfesten Straßeneinrichtungen ausgetauscht. Bei
diesem bekannten, für Autobahnen und Schnellstraßen entwickelten System werden,
nachdem der Fahrzeugführer sein Fahrtziel genannt, d.h. in sein Bordgerät eingegeben
hat, wichtige Informationen wie Richtungsanweisung, Straßenverhältnisse, günstige
Geschwindigkeit usw. automatisch auf einem Anzeigefeld im Kraftfahrzeug zur Anzeige
gebracht. Als Einrichtungen hierfür sind im bzw. am Fahrzeug ein Empfänger, ein
Sender,
eine Zyklussteuerung, ein Adressenschalter, eine Anzeigeeinheit und eine Ferritantenne
und in den Straßengeräten, die sich an verkehrsmäßigen Entscheidungspunkten wie
Autobahnabfahrten, -kreuzen, -dreiecken und Straßenkreuzungen befinden müssen, die
Baugruppen Straßenschleife, Empfänger, Sender, Zyklussteuerung, Adressenspeicher
und übertragungseinrichtung zu einem zentralen Verkehrsrechner erforderlich. Die
Eingabe, Ausgabe und Speicherung von Informationen erfolgt sowohl im Straßengerät
als auch im Fahrzeug rein digital. Passiert ein der artig ausgerüstetes Fahrzeug
eine Straßenschleife, wird die im Adressenschalter des Fahrzeugs eingestellte Zieladresse
an das Straßengerät übertragen. Nach der darauf erfolgenden selbsttätigen Umschaltung
im Fahrzeug auf Empfang und im Straßengerät auf Senden wird dem Bordgerät im Fahrzeug
ein Anweisungstelegramm übermittelt, das Richtungs-, Geschwindigkeits- und Sonderanweisungen
enthält.
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Zur Erstellung der an die Kraftfahrzeuge auszusendenden Telegramme
gehört eine Datenerfassung an der Straße, z.B. eine Messung der Fahrzeugströme.
Dazu reicht eine einfache Zählung der Fahrzeuge, die eine Schleife in der Fahrbahn
überfahren, allein nicht aus, wie bereits eingangs erwähnt ist. Werden nämlich wenige
oder keine Fahrzeuge pro Zeiteinheit erfaßt, kann es sein, daß entweder eine sehr
geringe oder eine sehr große Verkehrsdichte herrscht. Mit zwei Schleifen in einem
bestimmten Abstand kann jedoch die Zeit gemessen werden, die ein Fahrzeug für den
Weg von der einen bis zur anderen Schleife benötigt, so daß auch die Geschwindigkeit
errechnet werden kann. Aus der Verweildauer eines Fahrzeugs über einer Schleife
lassen sich dann auch noch Rückschlüsse auf die
Fahrzeugart (PKW/LKW)
ziehen.
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Diesem bekannten Autofahrer Leit- und Informationssystem liegt die
Idee zugrunde, die Datenerfassungs- und Verkehrslenkungsanlagen mit deren Einrichtungen
wie Induktionsschleifen, Kabel, Verkehrsrechner usw. auch dazu zu benutzen, von
den Autofahrern detailliertere Informationen, insbesondere die für eine umfassende
Prognose über die zu erwartenden Verkehrsverhältnisse in der Verkehrs zentrale gewünschte
Kenntnis von den individuellen Zielangaben zu erhalten. Auf diese Weise wird die
Verkehrs zentrale in die Lage versetzt, individuelle "Fahrpläne" auszuarbeiten,
die aufeinander abgestimmt und den Fahrzeugführern mitgeteilt sowie deren Einhaltung
von der Zentrale aus überwacht werden können. Das gemeinsame Verständigungsmittel
der Zentrale und der entsprechend ausgerüsteten Fahrzeuge ist ein in codierter Form
vorliegender Straßennetzplan.
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Im GMD-Spiegel (Informationen aus der wissenschaftlichen Arbeit der
Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung mbH Bonn) Heft 2, Juni 1979, Seiten
7 bis 17, wird über die automatische Positionsbestimmung von Fahrzeugen mit Koppelnavigation
und digitalem Stadtplan berichtet.
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Der rechnergestützten Fahrzeugortung lag dabei folgendes Konzept zugrunde:
Im Fahrzeug befindet sich ein Navigationsgerät, das bei bekanntem Startpunkt durch
laufende Messungen des zurückgelegten Weges und des Kurswinkels die jeweilige Position
des Fahrzeugs berechnet. Diese Position wird dann durch Vergleich mit einem im Fahrzeug
digital abgespeicherten Stadtplan korrigiert, wodurch sich Meßungenauigkeiten des
Navigationsgerätes eliminieren lassen, die ohne diese Korrektur zu großen Fehlern
bei der Positionsbestimmung führen würden. Durch Funkübertragung kann
die
Position an Einsatzleitzentralen übermittelt werden, womit die Effektivität und
Rationalität zahlreicher Dienstleistungseinrichtungen (Polizei, Rettungswesen, Feuerwehr)
gesteigert werden können. Die Genauigkeitsanforderungen, von einer Zentrale aus
die Einsätze einer Fahrzeugflotte überwachen und steuern zu können, sind bei den
einzelnen Dienstleistungsunternehmen recht unterschiedlich. Da jedoch ein Fahrzeug
sich nur an bestimmten Positionen, in der Regel auf Straßen, befinden kann, lassen
sich bei automatisch festgestellten geographisch unmöglichen" Positionen unter bestimmten
Annahmen tatsächlich mögliche oder wahrscheinliche Positionen bestimmen. Der digitale
Stadtplan enthält dabei folgende Daten: - Länge jeder Straße; - Winkel jeder Straße
bezüglich der Nord-Süd-Richtung am Anfang bzw. am Ende; - Nummern der Kreuzungen,
an denen die Straße beginnt bzw.
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endet.
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Das Ortungssystem im Fahrzeug besteht dabei aus einem Mikroprozessor,
an den der Weglängenzähler und ein Richtungssensor sowie ein Programmspeicher und
der Stadtplanspeicher angeschlossen sind. Außerdem ist ein Sender vorhanden, über
den die im Mikroprozessor erarbeiteten Daten wie Positionskoordinaten und Straßen-
bzw. Kreuzungsnummern an die Zentrale, in der Regel erst auf Anforderung von der
Zentrale übertragen werden.
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Ein sehr ähnliches Prinzip liegt einem "Elektronischen Verkehrslotsen
für Autofahrer - EVA" zugrunde, das in der "elektronik zeitung - ez" Jahrgang 17,
Nr. 15 vom 13. August 1979 auf Seite 7 kurz erläutert ist. Ebenfalls auf der Grundlage
eines digitalen Straßennetzplanes wird laufend die Position eines entsprechend ausgerüsteten
Fahrzeugs
bestimmt, wobei die Positionsbestimmung jedoch nicht
in erster Linie dazu dient, die Zentrale vom jeweiligen Standort der Fahrzeuge in
Kenntnis zu setzen, sondern das Fahrzeug zu seinem Ziel durch eine Stadt zu führen.
Die kraftfahrzeugseitige Ausrüstung, das Autobordgerät, besteht dazu aus einem Navigations-
und einem Routensuchsystem. Das Navigationssystem enthält auch hier einen Mikrocomputer,
einen Geber für Bewegungsdaten, auch als Radsensor bezeichnet und für die Erfassung
der Fahrtrichtung und des zurückgelegten Weges vorgesehen, den elektronischen Stadtplanspeicher
sowie Geräte für die Zieleingabe und die akustische und optische Ausgabe von Hinweisen
und einen Mikrowellen-Empfänger. Die straßenseitige Ausrüstung umfaßt schwache Stützpunktsender
an wichtigen Kreuzungen, die in erster Linie fortlaufend ihre Stützpunktkoordinaten
aussenden, aufgrund derer das Navigationssystem die fehlerbehafteten Angaben der
Radsensoren korrigieren kann.
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Außerdem können die Stützpunktsender Sonderanweisungen der Verkehrszentrale
z.B. über Parkplatzbelegungen, zu vermeidende Straßenzüge und ähnliches an die Bordgeräte
durchgeben.
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Das System des "Elektronischen Verkehrslotsen für Autofahrer - EVA"
wird in der genannten Veröffentlichung als logische Fortentwicklung des Autofahrer
Leit- und Informationssystems - ALl" bezeichnet. Da noch andere zur Erleichterung
des Autofahrens entwickelte Informationssysteme -"Autofahrer-Rundfunk-Informationssystem
- ARI", "'Sender identifizierung für das Autofahrer-Rundfunk-Informationssystem
- SARI" - im selben Zusammenhang erwähnt werden, und da mit dem "Elektronischen
Verkehrslotsen der Stadtverkehr, nicht dagegen der Verkehr auf Autobahnen und Landstraßen
beeinflußt werden kann, dürfte diese Entwicklung im Sinne einer Ergänzung zu den
anderen Systemen, nicht etwa als ein Ersatz für diese zu verstehen sein.
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Für diese Auffassung spricht auch ein wesentlicher Unterschied zwischen
den Systemen "ALI" und "EVA": die "Zweiweg-Idee" des ALI-Systems. (Austausch v.on
Informationen zwischen der Zentrale und den Kraftfahrzeugen sowie zwischen den Kraftfahrzeugen
und der Zentrale) findet sich beim EVA-System so nicht wieder.
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Da die an wichtigen Punkten des Stadtstraßennetzes installierten Stützpunktsender,
soweit der vorliegenden Veröffentlichung zu entnehmen ist, nur senden, die Bordgeräte
in den Kraftfahrzeugen nur empfangen können, findet -außer der anonymen Erfassung
der Verkehrsdaten- kein Informationsfluß von den Kraftfahrzeugen auf der Straße
zur Zentrale statt. Zudem dürfte es für den Stadtverkehr auch zu aufwendig oder
zu schwerfällig sein, wenn eine Zentrale für verhältnismäßig kurze Fahrzeiten in
sehr großer Zahl individuelle "Fahrpläne" ausarbeiten und aussenden müsste, für
die die Prognosen zugrunde zu legen wären, deren Berechnungsgrundlagen sich beim
Stadtverkehr sehr schnell ändern können. Ganz offensichtlich ist weiterhin die Qualität
derartiger Prognosen für Stadtverkehr in noch wesentlich stärkerem Umfang als bei
Landstraßen-oder Autobahnverkehr von dem Prozentsatz der entsprechend ausgerüsteten
Fahrzeuge abhängig, die ihre Ziele einem zentralen Rechner mitteilen können.
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Die bisher erläuterten, auch die nicht nur rein kollektiv wirkenden
Maßnahmen haben einen erheblichen, systembedingten Nachteil: sie können die angestrebten
Vorzüge und Zielsetzungen erst erreichen, wenn die Beteiligung, d.h.
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die Ausrüstung sowohl der einzelnen Kraftfahrzeuge als auch des Straßennetzes
mit ortsfesten Einrichtungen weitestgehende Verbreitung gefunden hat. Erst dann
ist die Quantität der Einzelinformationen, über die ein zentraler Verkehrsrechner
verfügen kann, ausreichend, um als reprä-
sentativ gelten zu können.
Einer derart weiten Verbreitung stellen sich Unterschiede der einzelnen Systeme
entgegen. Diese machen unterschiedliche, teilweise nicht einmal kompatible Ausführungsformen
für die einzelnen Einrichtungen erforderlich, so daß selbst Adaptionseinrichtungen
in vielen Fällen zu aufwendig wären.
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Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, ein System für
kollektives überwachen und Regeln des Straßenverkehrs und für individuelles Signalisieren
von Fahrtrouten zu schaffen, das in kompatiblen Ausbaustufen erweiterbar ist; selbstverständlich
kann nur in der höchsten Ausbaustufe der höchste Komfort geboten werden. Das soll
aber insbesondere bedeuten, daß Verkehrsteilnehmern,deren Ausrüstung sich noch nicht
auf dem Stand einer bereits an sich realisierten höheren Ausbaustufe befindet, die
Vorteile dieser höheren Ausbaustufe im Rahmen der bei ihnen bestehenden bzw. für
sie zutreffenden Voraussetzungen zugute kommen. Andererseits soll in Gebieten, in
denen die höchste Ausbaustufe noch nicht existiert, ein komfortabler ausgerüsteter
Verkehrsteilnehmer unter nur geringfügiger Beeinträchtigung seine Ausstattung nutzen
können. Bestehende, bewährte Systeme zur Regelung des Verkehrs und insbesondere
auch zur Information der Fahrzeugführer sollen auch weiterhin beibehalten werden
und darüber hinaus eine stärkere Bedeutung erlangen. Qualitative Unterschiede zwischen
Stadtverkehr und Autobahn-bzw. Landstraßenverkehr sind unbedingt zu vermeiden, um
die für die einzelnen Ausbaustufen benötigten Einrichtungen überall verwenden zu
können. Dagegen wird die Quantität der Hinweise, die ein Fahrzeugführer während
der Fahrt erhält, von der Anzahl der geographisch möglichen Varianten einer einzuschlagenden
Fahrtroute abhängen, also
die Ausrüstung des Straßennetzes mit
ortsfesten Einrichtungen für den.Stadtverkehr dichter sein als für Landstraßen und
Autobahnen.
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Die Notwendigkeit, sich mit diesen Problemen zu befassen und dafür
eine Lösung aufzuzeigen, ist auch aus folgenden Zahlenangaben abzulesen, die in
den einzelnen betroffenen Ländern im wesentlichen gleiche Verhältnisse darstellen.
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Das Straßennetz der Bundesrepublik Deutschland hat eine Gesamtlänge
von ca. 200.000 Kilometern (Ortsverbindungen und Durchgangsstraßen). Der Kraftfahrzeugbestand
beträgt mehr als 21 Millionen Kraftfahrzeuge, davon 18,2 Millionen Pkw, die eine
jährliche Fahrleistung von etwa 270 Milliarden (270 x 109) km haben. Auf dem schwerpunktmäßig
überlasteten Straßennetz sterben jährlich viele tausend Menschen (ca. 15.000) durch
Verkehrsunfälle und über 450.000 Menschen werden schwer- bzw. leichtverletzt.
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Es ist auch künftig mit einem weiter ansteigenden Kraftfahrzeugverkehr
zu rechnen.
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Neben den oben erwähnten Sicherheitsrisiken hat dies als weiteres
schwerwiegendes Problem die zunehmende Belastung der Menschen und der Umwelt in
städtischen Ballungszentren durch Autoabgase zur Folge. Bei dichtem Verkehr stammen
über 50 % des in der Luft enthaltenen Kohlenmonoxids von Kraftfahrzeugen.
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Allein die Verkehrssicherheit und Umweltbelastung erfordern, - die
Risiken im Straßenverkehr und - die Umweltbelastung zu senken, - die Einsatz schnelligkeit
des Rettungswesens bei Notfällen (täglich etwa 5.000 Notfälle) zu verbessern und
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einer Zunahme des Individualverkehrs durch Steigerung der Attraktivität des öffentlichen
Nahverkehrs entgegenzuwirken.
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Weitere technische, wirtschaftliche und ökologische Probleme ergeben
sich aus - den begrenzten Investitionsmitteln für den Straßenbau und Verkehr, -
der beschränkten Verkehrsfläche, die zur Verfügung steht, - dem erhöhten Energiepreis
und -verbrauch, - der Steigerung der psycho-physischen Belastung des Fahrers.
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Zur Lösung dieser komplexen Aufgabenstellung ist das Verfahren gemäß
der Erfindung gekennzeichnet durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale. Die
Vorzüge dieses Verfahrens sowie deren Ausführungsformen und der zur Durchführung
des Verfahrens in besonderer Weise ausgebildeten Einrichtungen, auf die sich die
übrigen Ansprüche beziehen, werden im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Dabei ist von außerordentlicher, wesentlicher Bedeutung, daß die
völlige individuelle Bewegungs- und Entscheidungsfreiheit der Kraftfahrzeugführer
erhalten und ihre Anonymität bezüglich der zentralen und im Straßennetz installierten
Einrichtungen gewährleistet bleibt.
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Bezüglich technisch/wirtschaftlicher Gesichtspunkte wird berücksichtigt,
daß in mehr oder weniger umfangreicher Verbreitung gegenwärtig folgende Einzelsysteme
vorhanden sind: - Flächenorientierter Verkehrswarnfunk; - Straßenorientierter Verkehrswarnfunk;
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Wechselverkehrszeichen und Lichtzeichen; - Citizen-Band-Funk; - Notrufsäulen; -
Automatische Detektionssysteme; - "manuelle" Systeme; - indivLcuelL wirksame ~n::ormatton
s im Versuchsstadium.
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Mit diesen verfügbaren Systemen lassen sich die oben erwähnten Probleme
nur teilweise lösen. Eine hohe Effizienz ergibt sich dadurch, daß die Wirkungsweise
vorhandener Einzelsysteme verbessert wird und daß die Einzelsysteme in das Gesamtsystem
kompatibel integriert werden.
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Von grundlegender Bedeutung für das in mehreren Stufen ausbaubare
System ist im höchsten Ausbaugrad die Ausstattung eines zusammenhängenden Straßennetzes
mit darin verteilten, voneinander unabhängigen, ortsfesten Positionsmeldern geringer
Reichweite (ca. 5 m), die über die autonomen Bordgeräte im Fahrzeug eine Bestimmung
des augenblicklichen Fahrzeugstandortes innerhalb des so markierten Straßennetzes
ermöglichen.
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Der Mikrorechner im Fahrzeug ermittelt anhand des elektronisch gespeicherten
Straßennetzplanes die optimale Verbindung zwischen dem Standort und dem vom Fahrzeugführer
eingegebenen Ziel und gibt sie ihm etappenweise in Form von Richtungsempfehlungen
aus.
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Bei entsprechender Ausbaustufe des Systems können während der Fahrt
über einen Rundfunksender und einen entsprechenden Empfänger im Fahrzeug gezielt
Änderungen der im gespeicherten Straßennetzplan enthaltenen Daten vorgenommen werden.
Sie stellen dann eine aktuelle Information über
das augenblickliche
Verkehrsaufkommen bestimmter Verbindungswege im Straßennetz dar und können zu einer
Änderung einer vorangegangenen Routenempfehlung führen.
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Weiterhin übevachtder Mikrorechner der autonomen Bordgeräte die Einhaltung
der empfohlenen Route anhand der erreichten Positionsmelder und führt, wenn eine
Abweichung festgestellt wurde, eine erneute Berechnung des optimalen Weges zur Zieladresse
durch, wobei der Standort des zuletzt erreichten Positionsmelders als neue Startadresse
gilt.
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Damit wird bei Ausführungsformen der Erfindung ermöglicht, - die Anonymität
der Verkehrsteilnehmer zu wahren, - das Sicherheitsrisiko der Verkehrsteilnehmer
zu verringern, - die Umweltbelastung in Ballungszentren zu senken, - die Wegewahl
für den einzelnen Kraftfahrer zeit-und kostengünstig zu gestalten, - den Einsatz
für Rettungsfahrzeuge in Notfällen zu beschleunigen, - eine ausgewogene Auslastung
des vorhandenen Straßennetzes zu erzielen, - Kosten für den Aus- und Neubau sowie
für die Unterhaltung des Straßennetzes zu sparen, - zusätzliche Hinweise für den
Verkehrsteilnehmer zu vermitteln.
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Die einzelnen Ausbaustufen unterscheiden sich im wesentlichen in der
Quantität der von den zentralen Einrichtungen angebotenen aktuellen Zusatzinformation
über die Verbindungen des im Fahrzeug gespeicherten Straßennetzplanes. Der Straßennetzplan
zeichnet sich dadurch aus, daß den Verbindungen zwischen benachbarten Punkten des
Straßennetzes Bewertungszahlen zugeordnet sind, de-
ren Beträge
durch bestimmte Kriterien festgelegt werden und der Wegesuche dienen.
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Derartige Kriterien sind z.B.: die Entfernung zwischen benachbarten
Punkten des Straßennetzes, die Anzahl der Fahrbahnen in einer Fahrtrichtung und
die dort zugelassene Höchstgeschwindigkeit. Diese Kriterien werden zu einem konstanten
Anteil der Bewertungszahl zusammen gefaßt und stellen den Normalzustand dar, während
z.B.
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aktuelle Verkehrsdichte und -stärke, also insbesondere auch ein Verkehrsstillstand
oder die Sperrung einer Fahrtrichtung zu einem variablen Anteil der Bewertungszahl
führen, der möglichst schnell dem aktuellen Zustand des Verkehrsweges angepaßt wird.
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Die Positionsmelder in den Straßen und die Bestimmung der Fahrstrecke
im jeweiligen Fahrzeug zu den individuellen Zielen sind Voraussetzung für die folgenden
Ausbaustufen. Dabei ist die Dichte des mit Positionssendern ausgestatteten Straßennetzes
entscheidend für die Genauigkeit einer Zielführung.
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In einer niederen Ausbaustufe wird die optimale Route zur Zieladresse
anhand eines Straßennetzplanes mit Bewertungszahlen ermittelt, die nur aus dem konstanten
Anteil bestehen, d.h. der Rechner des autonomen Bordgerätes empfiehlt einen Weg
unabhängig vom aktuellen Verkehrsaufkommen (z.B. Stau) oder von kurzfristig veränderten
Verkehrsmöglichkeiten (z.B. Sperrung einer Fahrtrichtung) der die Route betreffenden
Straßen.
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In einer höheren Ausbaustufe wird z.B. über einen Rundfunksender der
variable Anteil der Bewertungszahlen des im Fahrzeug gespeicherten Straßennetzplanes
gezielt
verändert. Dadurch kann eine bereits bestehende Routenempfehlung
aufgehoben und durch eine aktualisierte ersetzt werden.
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Diese Ausbaustufe erfordert zentrale Einrichtungen zur Umsetzung der
aktuellen Verkehrs information in die Aktualisierungsinformation in Form von Bewertungszahlen
(zentrale Rechner) und zur Verbreitung der aufbereiteten Information an die Fahrzeuge.
Deren Bordgeräte müssen dementsprechend über einen Empfänger zur Aufnahme der Aktualisierungsinformation
verfügen.
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Relativ große Zeitdifferenzen zwischen dem Eintreten eines den Verkehrsablauf
beeinflussenden Ereignisses und der Verbreitung einer entsprechenden Information
sowie die Erfassung nur weniger Ereignisse können in dieser Ausbaustufe akzeptiert
werden. Diese Stufe entspricht in ihrer Wirkungsweise dem üblichen Verkehrsrundfunk,
dürfte aber bei Integration aller heute verfügbaren Verkehrsmeldungen von Verkehrspolizei,
Straßenbauämtern, Automobilclubs etc. bereits eine höhere Leistungsfähigkeit bieten.
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Eine weitere Verbesserung ist zu erzielen, wenn die Informationen
in kürzeren Intervallen oder sogar kontinuierlich und nicht nur bei Nachrichtensendungen
an die Verkehrsteilnehmer gegeben werden.
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In einer weiteren Ausbaustufe sind an ausgezeichneten Punkten im Straßennetz
die Einrichtungen der Positionsmelder derart ergänzt, daß sie gleichzeitig der Erfassung
des Verkehrs dienen und die gewonnenen Daten an die Zentrale zur Verarbeitung weiterleiten,
wo sie unmittelbar in die Berechnung der aktuellen Bewertungszahlen einbezogen werden.
Dabei ist kein nennenswerter Zeit-
verzug zwischen der Erfassung
einer Änderung im Verkehrsablauf und der Berücksichtigung dieser Meldung in den
entsprechenden aktuellen Bewertungszahlen sowie die beschränkte Anzahl von erfaßten
Ereignissen mehr gegeben.
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Besonders wichtig ist die Kompatibilität der Ausbaustufen untereinander
und zu bestehenden Verkehrslenk-und Informationssystemen.
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Höhere Ausbaustufen stellen Systeme mit erhöhter Leistungsfähigkeit
jeweils untergeordneter Ausbaustufen dar.
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Dabei erfordert der Übergang von einer untergeordneten Ausbaustufe
zu einer höheren Ausbaustufe Investitionen sowohl auf der Seite des Betreibers als
auch des Nutzers, sofern dieser das erweiterte Informationsangebot in Anspruch nehmen
will. Befindet sich das System von seiten des Betreibers in einer höheren Ausbaustufe,
kann es weiterhin, allerdings ohne den vollen Komfort, von Fahrzeugen genutzt werden,
deren Ausstattung dieser Ausbaustufe noch nicht entspricht.
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Die vorhandenen Systeme wie Verkehrsfunk, Wechselverkehrszeichen und
Lichtzeichenanlagen als Teilsysteme eines Gesamtsystems zur Verkehrsbeeinflussung
werden durch das individuell wirkende Informationssystem wirkungsvoll unterstützt.
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Die Ausführungsformen der Erfindung leisten einen erheblichen Beitrag
zur Verbesserung der Verkehrssicherheit, indem durch die individuellen Richtungsempfehlungen
innerhalb eines präparierten Straßennetzes das Verkehrsaufkommen in den dazugehörigen
Straßen unterhalb eines Grenzwertes gehalten wird, um damit die vorhandenen
Verkehrswege
optimal zu nutzen.
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Ausbaustufen, bei denen eine Verkehrs zentrale laufend Instruktionen
herausgibt und aussendet, können durch eine festzulegende Signalcodierung gezielt
Personengruppen in ihren Fahrzeugen (Sonderfahrzeuge) ansprechen, deren Empfangseinrichtung
für die aktuellen Informationen derartige Signale decodieren und zur Anzeige bringen.
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Zu diesen ausgewählten Personengruppen gehören z.B.
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Ärzte, die unter Angabe einer Zieladresse zu einem Einsatzort gerufen
und durch den elektronischen Lotsen im Fahrzeug auf dem schnellsten Weg dorthin
geführt werden.
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Werden von Positionsmeldern die bei ihnen herrschenden Verkehrsflüsse
erfaßt und an die Verkehrs zentrale gemeldet, besteht die Möglichkeit, die von Positionsmeldern
gemessenen Verkehrsflußdaten in der Zentrale in Anweisung für die Steuerung von
Wechselverkehrszeichen und für Lichtzeichenanlagen umzusetzen.
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Somit können auch die nicht entsprechend ausgerüsteten, aber die Verkehrsdaten
beeinflussenden Fahrzeuge in die Verkehrslenkung mit einbezogen werden.
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Es ist besonders vorteilhaft, fúr die individuelle Signalisierung
benötigte elektronische Einrichtungen auch für die Steuerung und überwachung von
Betriebsabläufen im Fahrzeug zu nutzen.
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Insbesondere der Rechner kann für anfallende Datenverarbeitung genutzt
werden, nachdem die ihm zugewiesene Aufgabe der optimalen Wegesuche, zumindest für
einen bestimmten Zeitraum, abgeschlossen ist (z.B. Auswertung der Meldung des Abstandswarnradars).
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Mit der Ausrüstung eines Fernverkehrsstraßennetzes mit Positionsmeldern
analog zu städtischem Straßennetz und
der Speicherung des dazugehörenden
Fernverkehrsstraßennetzplanes im Fahrzeug kann-das im regionalen Bereich bestehende
System auch für den überregionalen Bereich eingesetzt werden.
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Die Daten für den Fernverkehrsstraßennetzplan sind dabei derart aufzubereiten,
daß das gesamte zum überregionalen System gehörende Gebiet in Abhängigkeit vom augenblicklichen
Standort des Fahrzeuges in Nah- und Fernbereiche gegliedert wird. Es muß gewährleistet
werden, daß aktuelle Verkehrsbeeinträchtigungen in einem weit entfernt liegenden
Bereich die Wegesuche des Mikrorechners nicht beeinflussen. Für die Wegeentscheidung
zu einem bestimmten Zeitpunkt interessiert nur, welche Fernverkehrswege überhaupt
bestehen, um in dieses Zielgebiet zu gelangen.
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Aktuelle Informationen werden nur für den Nahbereich wegentscheidend
ausgewertet, denn dieser wird in kürzester Zeit erreicht.
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Ein Ziel der Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, die psychischen
und physischen Belastungen des einzelnen Autofahrers zu verringern. Nach der Eingabe
seines Fahrzieles in den Mikrorechner seines Bordgerätes wird dem Fahrer rechtzeitig
über die Anzeigeeinheit mitgeteilt, wie er fahren soll, um sein Ziel z.B. auf dem
zeitlich kürzesten Weg zu erreichen. Dadurch kann er sich ganz auf das Geschehen
auf der Straße konzentrieren und trägt, derart unterstützt, unmittelbar zur Erhöhung
der Sicherheit auf den Straßen bei.
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Der Mikrorechner entlastet den Fahrer dadurch, daß er ihm einen Teil
Datenverarbeitung abnimmt, indem die vom System angebotenen Informationen zu Richtungsempfehlungen
verarbeitet werden.
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Die Arzeigeeinheit hat dann die Aufgabe, dem Fahrer die aufbereiteten
Informationen über den Zeitraum ihrer Gültigkel L wahrnehmbar zu machen und oamit
zu einer En lastung seines Gedächtnisses =izutragen.
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Bei der Gestaltung einer Anzeigeneinheit und deren Anord nung im Fahrzeug
sina u.a. die folgenden Punkte zu berückwichtigen: - Wahl der Position der Anzeige
im Gesichtsfeld des Fahrers; - optimale Gestaltung der optischen Signale (R;chtungsempfehlungen,
Zusatzinformation); - Auswahl geeigneter akustischer Signale bei Anzeigeänderungen
oder dergleichen; - volle Funktion f:i-iqkeit unter unter üblichen Umgebungsbedingungen
im Kraftfal.rzeug; - Gewährleistung aer inneren Sicherhe@t für die Fahrzeuginsassen.
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Die letzten beiden Anforderungen an die Anzeigeeinheit sind such,
zusammen mit der Forderung nach einer sinnvollen Plazie@ung im Handhabungsbereich
des Fahrers, an die Eingabeeinheit zu stellen.
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Der Komfort, der dem Kraftfahrer für die Eingabe seines Fahrzieles
geboten werden karl, ausgehend von einer codierten Zieleingabe (der Zielort und
die zugehörige Codierung in Fo einer einzugebenden Buchstaben- und Ziffernfolge
sind z.B. einer Korrespondenzliste zu entnehmen) bis hin zur Klartexteingabe (Schreibmaschinentastatur),
ist ebenso wie die Speicherung eines umfangreichen Straßennetzplanes mit den dazugehörigen
Daten von der bei der Realisierung verfügbaren Speichertechnologie abhängig.
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einer optimalen Auslegung beider Komponenten sind neben der Realisierung
der beabsichtigten Funktionen auch anthro-
potechnische und ergonomische
Gesichtspunkte zu berücksichtigen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Dabei zeigen: Fig. 1 : ein Blockschaltbild der stationären Einrichtungen
in einem Versorgungsgebiet und der mobilen Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug;
Fig. 2 : ein Schaubild zur Darstellung des Zusammenwirkens der einzelnen Systemkomponenten
gemäß Fig. 1; Fig. 3 : einen"Straßenplan" zur Erläuterung der Fahrtroute eines Kraftfahrzeuges
zwischen Start und Ziel; Fig. 4 : einen Detailplan gem. Fig. 3; Fig. 5 : eine Straßenkreuzung
und deren Ausrüstung mit Positionsmeldern; Fig. 6 : ein Beispiel für die Vergabe
von Kennungen im Straßennetz; und Fig.7: ein Schaubild zur Darstellung der Zielführung
eines Kraftfahrzeuges.
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Die technische Konzeption für die Ausführungsformen der Erfindung
sieht im Endausbau vor, daß das Informations- und Leitsystem die einzelnen Verkehrsteilnehmer
aufgrund der individuellen Zielangaben auf dem günstigsten Weg durch das Straßennetz
führen. Dabei sollen sowohl die längerfristigen Verkehrseinschränkungen als auch
die aktuelle Verkehrs lage berücksichtigt werden.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen die Ausrüstung einer verkehrsrelevanten Straßenkreuzung
mit einem Positionsmelder 3.
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Die Kraftfahrzeuge werten mittels eines elektronischen Stadtplanes
4.3 und eines Mikroprozessors 4.5 die Positionsmeldungen der ortsfesten Positionsmelder
3 (Lotsenpunkte) aus, um einen Weg zu einem gewünschten Ziel zu finden. Das Auswerteergebnis
wird dem Fahrer etappenweise als Wegweiserinformation angezeigt.
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Der aufgrund des eingegebenen Stadtplanes 4.3 ermittelte Weg ist evtl.
durch Verkehrsstörungen behindert. Das Bordgerät 4 im Kraftfahrzeug berechnet dann
einen neuen aktuell günstigsten Fahrweg aus den Daten, die die Fahrzeuge von der
Verkehrszentrale 1 unmittelbar oder mittelbar und für die nähere Umgebung ausgewählt
über Positionsmelder 3 erhalten. Diese Daten aktualisieren den elektronischen Stadtplan
4.3.
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Durch die Verwendung eines einsteckbaren Massenspeichers, z.B. einer
Compact-Cassette für elektronische Stadtpläne und Landkarten 4.3 wird die überregionale
Funktionsfähigkeit des Systems erreicht.
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Das Informations- und Leitsystem ist modular in sich ergänzenden,
kompatiblen Leistungsstufen konzipiert. Nachfolgend werden drei Leistungsstufen
näher erläutert: Für die Zielführung eines Fahrzeuges nach einem statischen Plan,
nachfolgend mit Leistungsstufe 1 bezeichnet, sind folgende Einrichtungen erforderlich:
In den Straßen: - Positionsmelder 3 an den die Kreuzungen verlassenen Fahrbahnen
mit - Sendeschleifen 3.3 in der Fahrbahn zur übertragung der Positionsmeldung an
die Fahrzeuge; anstelle der Sendeschleifen 3.3 können auch Antennen am Straßenrand
vorgesehen werden.
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Im Fahrzeug: - Empfänger 4.1; - Eingabeeinheit 4.2 für Fahrziel; -
Speichereinheit für Stadtplan/Landkarte 4.3; - Empfangseinrichtung 4.4 für Positionsmeldungen;
- Mikroprozessor 4.5 zur Auswertung von Ziel, Stadtplan und Positionsmeldungen;
- Anzeigeeinheit 4.6 für Wegweiserfunktion; - Datenaufbereitungsmodul 4.7 für die
empfangenen Positionsmeldungen.
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Infrastrukturell: - Stadtplan/Landkarten-Herstellung in geeigneter
Codierung auf handlichen Speichermedien (z.B. Compact-Cassette); - Vertriebsnetz
für das Kassetten-Kartenmaterial, z.B.
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Tankstellen, die auch mit Einrichtungen ausgestattet sein können,
mit denen aktualisierte Stadtpläne/Landkarten überspielt werden.
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Einrichtungen in den Straßen (Positionsmelder 3): Als Lotsenpunkte
werden z.B. ampelgesteuerte Kreuzungen ausgewählt. Von den Positionsmeldern 3 wird
von einem Straßensender 3.3 eine spezifische Ortskennung periodisch ausgesandt.
Die Sendeschleifen 3.3 werden in den die Kreuzungen verlassenen Fahrbahnen installiert
(s.a.Fig. 5).
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Dadurch wird den Fahrzeugen bei der Einfahrt in einen Straßenabschnitt,
also nach dem Verlassen der Kreuzung, ihre Position mitgeteilt. Die Ortskennung
enthält beispielsweise folgende Informationen: - Bezeichnung der soeben verlassenen
Kreuzung, z.B. X - Bezeichnung der angesteuerten Kreuzung, z.B. "Z", und/ oder
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Spurnummer der Geradeausstraße mit Richtungsangabe, z.B. "2" (weiter unten - ohne
Spurnummer - für dieses Beispiel angegeben als "X(Z)").
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Mit diesen Kenndaten lassen sich auch die Positionsmelder 3 von Sternkreuzungen
eindeutig bezeichnen (s.a. Fig. 6).
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In Berlin gibt es ca. 1100 ampelgesteuerte Kreuzungen.
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Durch die Ausrüstung dieser Kreuzungen als Lotsenpunkte kann eine
weitreichende Zielführung von Fahrzeugen erfolgen.
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Die Länge des von einem Positionsmelder zu übertragenden, derartige
Kenndaten enthaltenden Telegramms ist von der Anzahl der zu codierenden Straßennamen
und Kreuzungen abhängig und kann in unterschiedlicher Weise vorgenommen werden.
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Für eine Stadt wie Berlin mit ca. 7.000 Straßen können beispielsweise
die ca. 20.000 Kreuzungen durch die codierten Namen der sich jeweils kreuzenden
Straßen identifiziert werden. Im Maximalausbau sollten alle Kreuzungen der 7.000
Berliner Straßen Lotsenfunktion erhalten.
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Daraus ergibt sich: Anzahl zu codierender Straßennamen: 7.000 Bei
Dualcodierung erforderlich: 13 Bit je Straßennamen.
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Weiterhin wird angenommen, daß eine Straße maximal 4 Richtungsfahrbahnen
= 8 Fahrbahnen besitzt. Bei Dualcodierung sind dazu 3 Bit erforderlich. Die von
einem Positionsmelder 3 auszusendende Kennungsinformation besteht somit aus 13+13+3=29
Bit. Der Telegrammbeginn ist durch Sync-Zeichen zu kennzeichnen.
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Zur Kompensation von übertragungsfehlern ist eine Kanalcodierung vorzusehen.
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Die Sendeeinrichtung 3.3 kann in an sich bekannter Weise arbeiten:
150 kHz, sehr kleine Leistung, Amplitudenmodulation, Tonfrequenztastung, 1,2 kB/s.
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Um die Positionsangabe der Fahrspur zuordnen zu können, ist es vorteilhaft,
als Sendeantenne eine Induktionsschleife in der Fahrbahn zu verwenden. Die anderen
elektronischen Einrichtungen 3.4 für die Sender werden am Straßenrand eingebaut,
z.B. in Ampelsteuerkästen.
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Einrichtungen im Fahrzeug (Bordgerät 4): Die Einrichtungen im Fahrzeug
werten vom Kraftfahrzeugführer eingegebene Daten und die von den an Straßenkreuzungen
empfangenen Positionsmeldungen aus und zeigen dem Fahrer den nächsten Lotsenpunkt
und die dort einzuhaltende Fahrtrichtung an (s.a. Fig. 3).
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Die Empfangseinrichtungen bestehen aus einem Empfänger 4.1 der einfachen
Autoradiotechnik. Dieser wird zweckmäßigerweise mit einem konventionellen Autoradio
und einer Empfangsantenne 4.4 an der Fahrzeugunterseite kombiniert. Eine Signalaufbereitungseinheit
4.7 gibt das empfangene Positionstelegramm zur Verarbeitung an den Mikroprozessor
4.5.
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Der Mikroprozessor 4.5 sucht bei Fahrtbeginn nach dem Eintreffen der
ersten Positionsmeldung optimale Routen zum eingegebenen Ziel. Dem Suchalgorithmus
kommt dabei besondere Bedeutung zu. Der Prozessor 4.5 nennt dem Fahrer in anthropotechnisch
geeigneter Form den nächsten Lotsenpunkt und die dort einzuhaltende Fahrtrichtung.
Nach dem Eintreffen der nächsten Positionsmeldung prüft der Prozessor 4.5, ob der
überfahrene Lotsenpunkt auf der vorausberechneten Strecke liegt. Beim Feststellen
einer Falsch-Position erhält der Fahrer eine Meldung (s.a. Fig. 7). Der Prozessor
4.5
sucht aufgrund der neuen Position einen neuen Weg, der ebenfalls
angezeigt, geprüft und eventuell korrigiert wird.
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Liegt das Fahrziel in einer Nebenstraße, die nicht direkt auf eine
mit Positionsmeldern ausgerüstete Straße mündet, erhält der Fahrer nach überfahren
des letzten Lotsenpunktes der gewählten Route eine Meldung "Lotsen-Ende" und als
Hinweis für die Weiterfahrt die Angabe, nach wieviel Querstraßen er nach links oder
rechts abbiegen muß.
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Die beschriebenen Lotsenfunktionen des Prozessors 4.5 erfordern die
Ablage des Stadtplanes 4.3 in einem Speicher in einer auf die Suchalgorithmen angepaßten
Struktur.
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Der Stadtplan 4.3 ist in Verbindung mit den Positionsmeldungen der
Lotsenpunkte die Orientierungsgrundlage des Systems. Er wird auf einem leicht auszuwechselnden
Speichermedium, z.B. einer Compact-Cassette abgelegt.
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Der Stadtplan enthält alle Kreuzungen der Stadt (Berlin: ca. 20.000)
und alle Lotsenpunkte (Berlin: ca. 1.100 Kreuzungen mit Lotsenpunkten). Die Struktur
der Plandarstellung hat einen wesentlichen Einfluß auf die Komplexität des Wegesuch-Programms
des Prozessors 4.5.
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Durch eine hierarchisch strukturierte Plandarstellung läßt sich das
Suchverfahren beschleunigen.
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Die folgende Abschätzung der erforderlichen Speicherkapazität für
die Plandarstellung gilt wiederum für eine Stadt wie Berlin: Erforderlicher Speicherplatz
je Straßenname im Klartext 20 byte Erforderlicher Speicherplatz je Straßenkreuzung
26 byte
Straßennamen 20 byte Adressierung Querstraße 2 byte Zusatzinformation
4 byte Es wird angenommen, daß eine Straße 5 Kreuzungen enthält: Erforderlicher
Speicherplatz je Straße 50 byte Straßenname = 20 byte Adressierung der Querstraßen
5 x 2 byte = 10 byte Zusatzinformation 5 x 4 byte = 20 byte Erforderlicher Speicherplatz
für 7.000 Straßen: 350.000 byte.
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Dieser Speicherbedarf entspricht der Kapazität einer bei Bürotextautomaten
üblichen Band-Kassette. Durch Optimierung der Straßencodierung läßt sich dieser
Wert reduzieren.
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Für die Zielführung eines Fahrzeugs nach einem adaptiven Plan, nachfolgend
als Leistungsstufe 2 bezeichnet, besteht die Erweiterung gegenüber der Leistungsstufe
1 in der übertragung von Daten über Verkehrsveränderungen durch die Verkehrs zentrale
1 und deren Berücksichtigung bei der Wegesuche des Mikroprozessors 4.5. Die Zentrale
1 verwendet zur Erfassung der Verkehrsveränderungen bekannte Meldesysteme. Die Leistungsstufe
2 erfordert folgende zusätzliche Einrichtungen gegenüber der Leistungsstufe 1: In
der Straße: keine In der Zentrale 1: - Rundfunksender 1.1, z.B. aus dem öBL/NöBL-Bereich
mit - Prozessor 1.2 zum Codieren der Verkehrsänderungsdaten.
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Im Fahrzeug:
- Empfänger 4.1 mit Modul 4.1.1 für
öBL/NöBL-Frequenz; - erweiterter Arbeitsspeicher des Mikroprozessors 4.5; - erweitertes
Auswerteprogramm im Mikroprozessor 4.5.
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Einrichtungen in der Verkehrszentrale 1: Die vom zentralen Prozessor
1.2 zusammengestellten Telegramme mit den aktuellen Verkehrsdaten werden von einem
Rundfunksender 1.1 an alle Fahrzeuge des Versorgungsbereiches ausgesendet. Maßnahmen
zur Fehlersicherung sind vorzusehen. Die Größe des Versorgungsbereiches ist abhängig
von der Sendeleistung und dem Standort der Sendeantenne. Als Sender 1.1 wird beispielsweise
eine öBL/NöBL-Einrichtung verwendet. Diese Sender sind preiswert; es liegen Erfahrungen
über die Versorgung von Straßen vor (Autotelefon, Polizeifunk, Taxifunk,...).
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Ebenso ist die Verwendung des Verkehrsrundfunks der öffentlich-rechtlichen
Sendeanstalten möglich. Die kurze Telegrammlänge (< 0,5s) stellt keine Beeinträchtigung
der Wortsendungen dar. Erfolgt die übertragung der Verkehrsdaten auch über ÖBL-Sender,
erlangen öffentliche Autotelefon-Systeme eine zusätzliche Attraktivität.
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Einrichtungen im Fahrzeug (Bordgerät 4): Im Fahrzeug wird ein Empfängermodul
4.1.1 für die vom zentralen Sender 1.1 ausgestrahlten Verkehrsdaten nachgerüstet
(Autoradiotechnik).
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Der Mikroprozessor 4.5 verarbeitet die empfangenen Verkehrsdaten zur
Aktualisierung der Stadtplandaten.
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Der Stadtplan 4.3 aus der Leistungsstufe 1 wird weiterverwendet. Das
Programm prüft, ob die Aktuali-
sierungsdaten die berechneten Routen
zum Ziel betreffen. Ist das der Fall, wird ein neuer, den Verkehrsverhältnissen
angepasster Weg berechnet.
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Der Arbeitsspeicher des Prozessors 4.5 des Bordgerätes 4 muß in dieser
Leistungsstufe vergrößert werden, da größere Datenmengen und weitere Programmteile
zu speichern sind.
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Zielführung bei Notfalleinsätzen: Bei Notfall-, z.B. Unfallereignissen
gibt die Zentrale 1 über den zentralen Sender 1.1 Datentelegramme aus, die 1. zum
Umfahren der Unfallstelle durch die Kraftfahrer ohne Sonderauftrag führen und 2.
Fahrzeuge im Sondereinsatz, also z.B. Polizei-, Rettungs-, Arztfahrzeuge, über den
Unfallort informieren sowie eine Angabe enthalten, welcher Sondereinsatz erforderlich
ist.
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Die Bordgeräte 4 der Sonderfahrzeuge sind dazu in deren Datenaufbereitungsstufe
4.7 oder im Mikroprozessor 4.5 mit einem Daten-Kennungsdetektor oder Selektionsmodul
4.7.1 ausgestattet.
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Sofern sich derartige "Sonder"-Fahrzeuge im nahen Unfallbereich befinden,
wird dem Fahrer die Unfallstelle auf seiner Anzeigeeinheit 4.6 genannt, verbunden
mit der Aufforderung, dorthin zu fahren. Der Fahrer bestätigt dem Mikroprozessor
4.5die Aufforderung und erhält daraufhin die Angaben für den kürzesten Weg zur Unfallstelle.
Für die Fahrzeuge von Polizei und Rettungswesen ist es vorteilhaft, wenn gleichzeitig
mit der Bestätigung die Daten über das Fahrzeug und dessen jeweiligen Standort direkt
an die Zentrale 1
gemeldet und damit Notfall- und Rettungseinsätze
zentral gesteuert und koordiniert werden.
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Anhand von Fig. 3 wird die Fahrt eines Sonderfahrzeuges (Arztwagen)
von einem Startpunkt in der B/G-Straße zu einem Ziel in der I/K-Straße erläutert.
Auf seiner Fahrt wird er zu einem Notfalleinsatz an eine Unfallstelle gerufen und
geführt.
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Der Fahrer schaltet nach dem Einsteigen in das Fahrzeug das Bordgerät
4 ein. Er steckt die Magnetbandkassette, auf welcher der Stadtplan 4.3 gespeichert
ist, in das zugehörige Lesegerät. Er gibt über die Eingabetastatur 4.2 das Fahrziel
"I/K-Straße 19" ein.
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Der aktuelle Standort (Startpunkt) kann auf die gleiche Art eingegeben
werden. Wenn diese Eingabe unterbleibt, verwendet der Mikroprozessor 4.5 die in
einem Speicher (z.B. Magnetkern- oder langzeitgepufferter Speicher) abgelegte Zieladresse
der letzten Fahrt als Startadresse der aktuellen Fahrt. Falls der Speicher gelöscht
ist, beginnt die Fahrtroutenbestimmung erst mit dem Überfahren des ersten Lotsenpunktes.
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Im Beispiel wird hier angenommen, daß die Zieladresse der letzten
Fahrt gespeichert ist.
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Das Bordgerät 4 startet das Einlesen des Stadtplanes 4.3 und ermittelt
die Zuordnung der Start- und Zieladresse, z.B. in Planquadraten des Stadtplanes
4.3. Die Straßendarstellungen der Stadtplanquadrate und der Hauptverkehrswege der
Stadt werden in einen Arbeitsspeicher geladen.
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Während dieses Vorgangs wird das Fahrzeug gestartet. Es kann noch
keine Angabe der zunächst einzuschlagenden Fahrtrichtung gemacht werden, da das
Lesen und das Laden im Minutenbereich liegt und im allgemeinen beim Start noch nicht
abgeschlossen ist und durch das Parken des Fahrzeuges eine nicht erfassbare Anfahrkonstellation
vorliegt.
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Der Fahrer fährt nun in die seiner Meinung nach günstige Richtung,
im Beispiel in der B/G-Straße in Richtung zur Kreuzung G. Da dem Prozessor 4.5 nicht
bekannt ist, welche Kreuzung das Fahrzeug nach dem Start anfährt (im Beispiel wäre
auch die weniger günstige Kreuzung B möglich), ist die Ortskenntnis des Fahrers
von Vorteil, um den optimalen Anfangslotsenpunkt zu erreichen.
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Der Einlesevorgang der für die Wegesuche notwendigen Stadtplanteile
soll beendet sein, bevor die Kreuzung G erreicht wird. Der Prozessor 4.5 im Fahrzeug
errechnet aufgrund der Start- und Zieladresse sowie des Start-Planquadrates den
nächstgelegenen optimalen Lotsenpunkt (Kreuzung G). in Klarschrift wird die hinter
der Kreuzung G zu befahrende Straße und die Richtung angezeigt, also beispielsweise
"links, C/F-Straße".
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Dieses Ergebnis entsteht folgendermaßen: - Suchen von Hauptverkehrswegen
(Richtungsstraßen), die in die Richtung der I/K-Straße führen (z.B. Lotsenpunkte
G-F-H-O-T:R - Suchen der Umgebungsstraßen der I/K-Straße (I/T-, T/K-, I/S-Straße),
- Suchen von Kreuzungen der I/K-Straße mit Richtungs- und Umgebungsstraßen (Lotsenpunkte
I und K), - Suchen von Verbindungen zwischen dem Anfangslotsenpunkt G und den ermittelten
Kreuzungen im Zielgebiet (Lotsenpunkte I und K); Gefunden und zur näheren Auswahl
in Betracht gezogen werden:
Route Lotsenpunkte
| 1 G-C-D-E-J-I |
| 2 G-C-D-L-M-T-K |
| 3 G-N-M-T-K |
| 4 G-N-M-T-I |
| 5 G-F-H -O-T-K |
| 6 G-F-H-O-T-I |
| 7 G-N-L-I |
- Wegelängen und wahrscheinliche Fahrzeit aufgrund der im Stadtplan enthaltenen
Verkehrsdaten errechnen.
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Angenommenes Ergebnis: Route km Minuten
| 1 7,6 11,5 |
| 2 8,4 16,5 |
| 3 5,2 10,0 |
| 4 6,2 10,5 |
| 5 5,0 9,0 |
| 6 5,6 9,5 |
| 7 4,8 11,5 |
- Es werden die Routen 7, 5, 3 und 6 als kürzeste und die Routen 5, 6, 3 und 4 als
schnellste angeboten.
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Der Fahrer entscheidet sich z.B. für die Route 5 (in beiden Angeboten
enthalten) und teilt diese Entscheidung dem Prozessor 4.5 über die Eingabeeinheit
4.2 mit.
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Das Fahrzeug folgt nun der Route 5. Während der Fahrt erhält das Fahrzeug
von der Verkehrs zentrale 1 Daten über alle oder zumindest für diese Route relevante
Verkehrsbeeinträchtigungen.
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Bei der Fahrt überquert es den empfohlenen Lotsenpunkt G (F) (siehe
Fig. 4). über die Empfangsantenne 4.4 wird die
vom Lotsenpunktsender
ausgestrahlte Positionskennung aufgenommen. Im Bordgerät 4 wird geprüft, ob der
Lotsenpunkt G (F) auf der empfohlenen Fahrtroute liegt. Im Beispiel ist dies der
Fall. Würde das Fahrzeug einen anderen Lotsenpunkt als den empfohlenen G (F) passieren,
z.B. G (C) oder auch B (A) bzw. B (C), würde aufgrund der von der empfohlenen Fahrtroute
abweichenden Positionskennung diese als Änderungsmeldung verarbeitet und von dieser
Position aus ein neuer Fahrtweg berechnet werden.
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Im Beispiel fährt das Fahrzeug die G/F-Straße entlang in Richtung
Kreuzung F. Dabei wird, nach Passieren des Lotsenpunkts G (F) auf der Anzeigeeinrichtung
4.6 die an der nächsten Kreuzung F einzuschlagende Fahrtrichtung angezeigt: "rechts,
F/H-Str.". Das Einhalten der empfohlenen Fahrtrichtung wird nach dem Passieren des
Lotsenpunktes F (H) geprüft (wie oben bei G (F) beschrieben). Da der vorgeschlagene
Weg eingehalten wurde, wird als nächstes die Fahrtrichtungsempfehlung "rechts, H/O-Straße"
gegeben.
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Zum Beispiel wird nun beim Passieren des Lotsenpunktes F (H) ein Unfall
zwischen der 0- und der T-Kreuzung gemeldet. Aufgrund des Unfalls wird die Bewertungszahl
für die aufnehmbare Verkehrsstärke der O/T-Straße von "30 Fahrzeuge/Minute" auf
"5 Fahrzeuge/Minute" verringert. Der Prozessor 4.5 prüft, ob diese Veränderung für
die Fahrt auf der eingeschlagenen Route 5 relevant ist. Ergebnis: "ja".
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Die Verarbeitungseinheit würde daraufhin (wie oben beschrieben) eine
neue Fahrtroute zum ursprünglichen Ziel berechnen. Als neue Route würde z.B. ermittelt:
Lotsenpunkte: H-P-Q-R-T-K; H-O-N-L-I.
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Für Fahrzeugführer ohne Sonderauftrag wird dies sowie "Verkehrsstörung"
auf der Anzeigeeinheit 4.6 angezeigt, so daß - wie vorher - die Route gewählt werden
kann.
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Im Beispiel könnte daraufhin die zuerst genannte Ersatzroute gewählt
und geradeaus zum Positionsgeber H (P) zu fahren sein.
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Es handelt sich hier jedoch um einen Artzwagen, dessen Selektionsmodul
4.7.1 das Datentelegramm "Verkehrsstörung" dahingehend interpretiert, daß ärztliche
Soforthilfe geleistet werden muß.
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Der Einsatzort befindet sich auf der O/T-Straße in Richtung zur Kreuzung
T (Unfallort). Die Route vom zuletzt passierten Positionsmelder F (H) zum Einsatzort
wird also berechnet.
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Im Beispiel ergibt sich, daß diese mit der ursprünglich gewählten
Route 5 übereinstimmt. Der Arztwagen befindet sich auf der F/H-Straße und biegt
gemäß seiner Anzeige nach rechts in die H/O-Straße ein. Nach Passieren des Positionsgebers
O (T) wird der Arztwagen trotz der geänderten Bewertungszahl für diese Wegstrecke
zur Unfallstelle geführt. Die Anzeigeeinheit 4.6 gibt die Meldung "Unfallhilfe -
geradeaus".
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Bei Fortsetzung der Fahrt nach Aufenthalt am Unfallort muß der Fahrer
des Arztwagens sein ursprüngliches Ziel erneut eingeben. Die Fahrtroutenempfehlung
erfolgt in beschriebener Weise, bis der Zielabschnitt I/K-Straße erreicht wird.
Am Positionsmelder K (I) erscheint auf der Anzeigeeinheit 4.6 die Meldung «Haus
Nr. 19 ca. 1000 m links". Der Fahrer kann sich somit beizeiten um einen Parkplatz
kümmern und sodann seine Fahrt beenden.
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Für die Zielführung eines Fahrzeugs nach einem adaptiven Plan (automatische
Adaption, nachfolgend als Leistungsstufe 3 bezeichnet, werden gegenüber den Leistungsstufen
1 und 2 von der Zentrale 1 die Verkehrsdichte und Verkehrsstärke auf den Straßen
durch ein automatisches Meldesystem erfaßt und verarbeitet. Dazu werden die Positionsmelder
um Sensoren 3.1, z.B. Induktionsschleifen zur Verkehrsdichtemessung erweitert. Es
ist sinnvoll, das Erfassungsgebiet in Teilgebiete aufzuteilen. Jedes Teilgebiet
erhält in der Verkehrs zentrale 1 einen Erfassungsrechner, der mit einem Verkehrssteuerrechner
kombiniert werden kann, bzw. identisch ist. Diese Teilgebietsrechner geben ihre
Daten an den zentralen Prozessor 1.2 weiter, der die für die adaptive Wegesuche
in den Bordgeräten 4 notwendigen Telegramme erstellt. Dazu ist die Prädiktion von
Verkehrsdichtewerten erforderlich. Die dazu benötigte Software ist sehr komplex.
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In der Leistungsstufe 3 kann insbesondere auch die Zielführung bei
Notfalleinsätzen verbessert werden, indem variable Verkehrszeichen 2, z.B. Verbotszeichen
2.1, Gebotszeichen 2.2 und Hinweiszeichen 2.3 so gesteuert werden, daß auch der
nicht mit einem Bordgerät 4 ausgestattete Verkehrsteilnehmer umgeleitet wird. Dadurch
wird ein rascheres Fahren von Einsatz fahrzeugen von Polizei oder des Rettungswesens
erreicht.
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Die in der Zentrale 1 von den Teilgebietsrechnern erstellten Telegramme
werden auch von den Positionsmeldern 3 der betreffenden Teilgebiete an die bei ihnen
vorbeifahrenden Kraftfahrzeuge ausgesendet.
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Durch die Einführung überregionaler Zentralen kann das regional arbeitende
System auch überregional verwendet
werden. Zur Übermittlung der
Verkehrsaktualisierdaten an die Fahrzeuge bieten sich die vorhandenen Sender des
öBL an.
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Durch die Eingabe einer Landkarte anstelle des Stadtplans kann die
Wegesuche analog zum regionalen Betrieb ablaufen.
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Insbesondere bei überregionalem Einsatz kann das Autotelefon für Unfallmeldungen
an eine Zentrale verwendet werden.
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Die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind mit bestehenden
Versuchssystemen weitgehend kompatibel.
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So lassen sich z.B. mit einfachen Mitteln bekannte Wegemeldesender
für die Aufgabe des Positionsmelders 3 nachrüsten. Die Empfänger in den Bordgeräten
4 müssen auf die geänderten Telegramme adaptiert werden, was jedoch ebenfalls ohne
Schwierigkeiten durchführbar ist.
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In der Fig. 5 ist eine Straßenkreuzung und deren Ausrüstung mit Positionsmeldern
3 dargestellt. Die von den Positionsmeldern 3 an die vorbeifahrenden Kraftfahrzeuge
KFZ ausgesandten Kennungen beruhen bei dieser Ausführungsform der Erfindung auf
dem Prinzip, die Straßennamen zu codieren und die Ortskennungen aus den Bezeichnungen
der Geradeausstraße, der überquerten Querstraße und der Spurnummer der Geradeausstraße,
die eine Richtungsangabe beinhaltet, zusammenzusetzen. In Fig. 5 möge die A-Straße
in West/Ost-Richtung, die B-Straße in Nord/Süd-Richtung verlaufen. Die Fahrbahnnummern
1 und 2 geben dann z.B. an: gerade Endziffer heißt: Fahrtrichtung von Ost nach West
bzw. von Süd nach Nord; ungerade Endziffer heißt: Fahrtrichtung von West nach Ost
bzw. Nord nach Süd. Die Positionsmelder 3 sind an der Kreuzung der A- und der B-Straße
jeweils in Fahrtrichtung gesehen hinter der
Kreuzung installiert.
Hierdurch wird beispielsweise sichergestellt, daß in den Bordgeräten 4 vorbeifahrender
Kraftfahrzeuge für die Auswertung empfangener Datentelegramme ausreichend Zeit vorhanden
ist und die für den nächsten Lotsenpunkt relevanten Angaben gegebenenfalls aktualisiert
und frühzeitig gemacht werden können.
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Das sich in West/Ost-Richtung auf der Fahrbahn Nr. 1 der A-Straße
befindliche KFZ erwartet demgemäß hinter der Kreuzung vom betreffenden Positionsmelder
3 die Kennung "AB1", d.h., es befindet sich auf der A-Straße, hat die B-Straße überquert
und fährt weiter in östlicher Richtung.
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Dementsprechend senden also die Positionsmelder 3 folgende Kennungen
aus: Ecke Kennung NW AB2 NO BA2 SW BA1 SO AB1 Dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel
für die Vergabe von Kennungen in einem Straßennetz liegt dasselbe Prinzip wie bei
Fig. 5 zugrunde. Die B-, C- und F-Straße verlaufen nicht genau in West/Ost-Richtung.
Dies bleibt jedoch ohne Auswirkung bezüglich der Numerierung der Fahrbahnen. Die
einzelnen Positionsmelder 3 sind hier lediglich durch ein Kreuz "X" bezeichnet,
jedoch jeweils mit den Buchstaben und der Ziffer versehen, die als Kennung dort
ausgesandt werden.
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Einmündungen der A-, B- und C-Straße in die G-Straße sowie die Kreuzungen
der A-Straße mit der D- und der
E-Straße stellen gegenüber Fig.
5 keine Besonderheiten dar. Die Vergabe der Kennungen an den drei- bzw. fünfstrahligen
Sternpunkten (B-, D-, F-Straße bzw. C-, E-, F-Straße) führt nach dem zugrundeliegenden
Prinzip zu mehreren Möglichkeiten. So sind: BD2 und BF2 DB2 und DF2 FD1 und FB1
für den dreistrahligen Straßenstern gleichbedeutend.
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Ähnliche Verhältnisse gelten auch für den fünfstrahligen Straßenstern,
bei dem z.B. die Kennungen CE2 und CF2 gleichbedeutend sind.
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Anhand der Fig. 7 werden die einzelnen Etappen einer Fahrt eines Kraftwagens
erläutert, der sich mittels einer Ausführungsform der Erfindung vom Start zum Ziel
leiten läßt.
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a) Der Fahrer gibt sein Fahrtziel "C-Straße" dem Bordgerät ein. Da
der Startort dem Bordgerät nicht bekannt ist, wird auch noch keine Route berechnet
und empfohlen. Die Anzeige meldet: "Nächsten Lotsenpunkt ansteuern.
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b) Das Fahrzeug beginnt seine Fahrt "blind" und befährt die A-Straße
in nördlicher Richtung.
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c) Hinter der Einmündung der B-Straße in die A-Straße gibt der betreffende
Positionsmelder die Kennung "AB2".
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d) Das Bordgerät hat die Kennung "AB2" empfangen und verarbeitet diese
zusammen mit den zum Zeitpunkt a) eingegebenen Daten zur Fahrtroute. Es wird angezeigt:
"links - C-Straße".
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e) Der Fahrer ist dieser Empfehlung, aus welchen Gründen auch immer,
z.B. keine Möglichkeit zum links einordnen, nicht gefolgt und fährt weiter geradeaus.
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f) Statt der vom Bordgerät erwarteten nächsten Kennung "CA2" wird
die Kennung "AC2" empfangen.
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g) Das Bordgerät erkennt die "Falschfahrt", berechnet eine neue Fahrtroute
und empfiehlt: "links - D-Straße".
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h) Das Fahrzeug ist der Empfehlung des Bordgeräts gefolgt, so daß
- wie erwartet - die Kennung "DA2" empfangen und verarbeitet wird.
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Nach z.B. zweimaligem weiteren Linksabbiegen kommt das Fahrzeug zum
gewünschten Ziel.
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Dieses Beispiel zeigt zugleich die Stärken und Schwächen der Ausführungsformen
der Erfindung. Die Falschfahrt zum Zeitpunkt e) kann auch darin begründet sein,
daß dem Bordgerät nicht genügend Zeit zur Berechnung und Empfehlung einer Route
blieb. Dies ist jedoch nur der Fall, wenn Start und Ziel sehr nahe beieinander liegen.
Ein Ortskundiger würde in diesem Fall das Bordgerät ohnehin nicht benutzen. Einem
Ortsunkundigen hingegen ist auch damit gedient, auf einem kurzen Umweg zum Ziel
geleitet zu werden.
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Eine Aussage zur Effizienz eines Verkehrsbeeinflussungssystems gibt
eine Gegenüberstellung der Kosten des Systems und der reduzierbaren Aufwendungen
in den monetär erfaßbaren Nutzenbereichen. Dies soll z.B. am Verkehrsnetz der Stadt
Berlin verdeutlicht werden:
1.100 Ampelanlagen 627.000 zugelassene
Kfz 563.000 im Verkehr 4.987 Taxi 6. 580 Sonderfahrzeuge 5.986 im Betrieb ca. 7.000
Straßen 1. Kosten des Systems 1.1 Kosten im Kfz: Die Kosten im Kfz werden sich auf
ca. 500,-- DM je Einrichtung belaufen. (Geschätzte Kosten entsprechend der Einrichtungen
eines bekannten Versuchs systems bereits erhöht).
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Unterstellt man bei Ausführungsformen der Erfindung zunächst nur
eine Ausrüstungsquote von 20 % der ca.600.000 Kfz-Verkehrsteilnehmer und 10 Jahre
Lebensdauer der Einrichtung, so würden die seitens der Kfz-Besitzer aufzubringenden
jährlichen Kosten betragen: DM/jährlich 600.000 x 20 % x 500,-- DM gleich: 6.000.000,-10
Jahre 1.2 Kosten der nicht im Kfz enthaltenen Systemkomponenten: Für Berlin ist
bei ca. 1.100 Ampelanlagen (einschl.
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Fußgängerampeln) eine Schleifenzahl von 5.000 anzusetzen. Nimmt man
als Basis die beim bereits erwähnten Versuchs system verwendeten Kostengrößen und
schlägt auf diese nochmals 100 % auf (für inzwischen eingetretene Kostensteigerungen,
größere Sicherheit der Schätzungen), so ergibt sich folgende Rechnung:
DM/jährlich
5.000 Schleifen a 2.000,-- DM bei 5 Jahren Abschr.2.000.000,-1 Zentrale 2.000.000,--
DM bei 10 Jahren Abschr. 200.000,-Hochbau 1.000.000,-- DM bei 100 Jahren Abschr.
10.000,-Betriebskosten, Personal 1.040.000,-Energieversorgung 60.000,-Material 40.000,-Reparaturen
200.000,-zusammen: 9.550.000,-2. Kosteneinsparungen Den jährlichen Kosten steht
zunächst nur ein nicht zu quantifizierender Nutzen in Gestalt einer psycho-physischen
Entlastung der Kfz-Fahrer während und nach der Fahrt, eine Verbesserung der Umweltsituation
und eine Vermeidung von Kosten der öffentlichen Hand für Aus- und Neubau sowie für
den Betrieb von Verkehrswegen gegenüber.
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Die Entlastung der Verkehrsteilnehmer wird sich aber positiv auf
deren Verkehrsverhalten auswirken, so daß mit einer Verringerung der Anzahl der
Unfälle zu rechnen ist.
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Weiterhin können die Kfz-Betriebskosten und die Fahrzeitkosten gesenkt
werden.
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Da ein direkter Zusammenhang zwischen Kosten und Nutzen der einzelnen
Kostenträger nicht hergestellt werden kann, wird der Vergleich mit volkswirtschaftlichen
Größen durchgeführt.
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2.1 Unfallkosten: Im Straßennetz von Berlin ereignen sich jährlich
ca.
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14.000 Verkehrsunfälle, bei denen z.B. 1977 ca.
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300 Personen getötet 3.200 Personen schwerverletzt und 14.300 Personen
leichtverletzt wurden.
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Hinzu kommen noch 20.500 Verkehrsunfälle mit 11Nur"-Sachschaden von
jeweils mehr als 1.000,-- DM.
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Nach gesicherten Untersuchungen kann für die Unfallkosten bei einem
Getöteten ein Betrag von DM 600.000,-Schwerverletzten ein Betrag von DM 20.000,-Leichtverletzten
ein Betrag von DM 4.000,-zugrunde gelegt werden.
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Unterstellt man, daß durch Einsatz von Ausführungsformen der Erfindung
bei 20 % von 600.000 Kraftfahrzeugen = 120.000 Kfz nur 2 % der durch Verkehrsunfälle
getöteten und verletzten Personen verhindert sowie durch schnelleren Einsatz der
Rettungsdienste vor dem Tod bzw. schwereren Verletzungen gerettet werden können,
so entspricht dieses Kosten in Höhe von: 6 x 600.000 DM = DM 3.600.000,-64 x 20.000
DM = DM 1.280.000,-286 X 4.000 DM = DM 1.144.000,-DM 6.024.000,-Unter der Annahme,
daß dazu 5 % der "Nur"-Sachschäden vermieden werden können, ergibt sich ein Betrag
in Höhe von ca. 1.000.000,-- DM.
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Allein in dem Unfallbereich würden somit Kosten von jährlich DM 7.024.000,--
vermieden werden.
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2. 2 Kfz-Betriebskosten: Beträchtliche Einsparungen sind an Kfz-Betriebskosten
zu erwarten. Diese werden im wesentlichen durch individuelle direktere Zielführung
und damit geringeren Kraftstoffverbrauch und flüssigere Fahrweise infolge weniger
Geschwindigkeitswechsel und Halte- bzw. Anfahrvorgängen bei Staus und an Ampelanlagen
erreicht.
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Unter der Annahme, daß jedes ausgerüstete.Kfz im Jahresdurchschnitt
30.000 km bei einem Treibstoffverbrauch von 10 1/100 km zurücklegt, und unterstellt
man eine Einsparung am Treibstoff von 0,5 1/100 km, bei einem Preis für Treibstoff
von 1,20 DM/l, so ist damit, abgesehen von der geringeren Umweltbelastung durch
weniger Abgase und bessere Energieausnutzung, eine Kosteneinsparung von 120 000
x 30 000 km x 0,5 l x 1,20 DM Jahr x 100 km x 1 21.600.000,-- DM/Jahr erreichbar.
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Auf das einzelne Kfz bezogen, würden jährlich bei diesen Annahmen
DM 180,-- eingespart. Ein Kfz-Besitzer würde seine Investition in weniger als 3
Jahren amortisieren. Bei einer unterstellten Lebensdauer von 10 Jahren wäre somit
ein erheblicher finanzieller Anreiz zur Beschaffung einer solchen Kfz-Einrichtung
seitens der Autofahrer gegeben.
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2.3 Fahrzeitkosten Bei einer volkswirtschaftlichen Betrachung von
Nutzen werden Zeiteinsparungen unterhalb eines gewissen Grenzwertes nicht mehr monetär
gewertet, weil solche Einsparungen für alternative Aktivitäten nicht mehr genutzt
werden können. Durch kürzere Fahrtzeiten aller Verkehrsteilnehmer wird aber das
Straßennetz entlastet. Dies wirkt sich wiederum auf den Verkehrsablauf und das Unfallgeschehen
positiv aus.
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Außerdem werden wohl zunächst gewerblich benutzte Kraftfahrzeuge
mit Einrichtungen zur Verkehrsbeeinflussung ausgerüstet, so daß sich dort eine Fahrzeitersparnis
doch in einer Senkung der Kosten ausdrückt. Für eine Abschätzung der erparten Fahrtzeitkosten
kann man also nachstehende Annahmen treffen: Rechnet man mit einer jährlichen Fahrtleistung
von 30 000 km, mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 30 km/h im Stadtverkehr,
mit einer Zeitersparnis von 1 %, d.h. 36s je Stunde, und bewertet die eingesparte
Stundenzahl mit nur 10 DM/h, so lassen sich folgende Einsparungen erreichen: 30
000 km x h 1% x 10 DM x 120 000 = Jahr x 30 km x 10 h 12.000.000,-- DM/Jahr.
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3. Schlußfolgerung DM/jährlich DM/jährlich Kosten des Systems (Ziffer
1.1 und 1.2) 15.550.000,-mögliche Kosteneinsparungen 2.1) verhinderte Unfälle 7.024.000,-2.2)
Kfz-Betriebskosten 21.600.000,-2.3) Fahrzeitkosten 12.000.000,-40.624.000,-Selbst
wenn der jährliche Kostenansatz für die Einrichtung und den Betrieb des Gesamtsystems
nochmals um 100 % höher angesetzt würde, ergäbe sich immer noch ein theoretisch
Kostenvorteil von jährlich ca. 9,5 Mio DM.
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Beim Aufbau der einzelnen Funktionseinheiten für Ausführungsformen
der Erfindung kann weitgehend auf bekannte bzw. bereits in der Erprobung befindliche
Einrichtungen zurückgegriffen werden. Dies gilt z.B.
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bezüglich der Verkehrszentrale 1 für Sender 1.1 und leitergebundene
übertragung und Vermittlung zwischen der Zentrale 1 und den stationären, variablen
Zeichengebern 2 (Verbotszeichen2.1, Gebotszeichen 2.2 und Hinweiszeichen 2.3) sowie
den Positionsmeldern 3. Da die Positionsmelder 3 in höheren Leistungsstufen Meßwerte
an die Zentrale 1 senden und auch Datentelegramme von dort empfangen, bietet sich
hier leitergebundene, digitale Nachrichtenübertragung mit Mehrfachausnutzung der
übertragungswege in Multiplextechniken an.
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Die übertragung zwischen Zentrale 1 bzw. Positionsmeldern 3 und den
Bordgeräten 4 kann sowohl in herkömmlicher Autoradiotechnik als auch mit bereits
erprobten Induktionsschleifen in den Fahrbahnen bzw.
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mit Richtantennen über den Fahrbahnen erfolgen.
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Die Messung von Verkehrsdichte und Verkehrsstärke ist ebenfalls mit
keinen grundsätzlichen Schwierigkeiten verbunden. Erfahrungen auf den Gebieten der
Fahrzeugausrüstung, der Funkübertragungstechnik, Abstands-und überwachungsradar,
der draht- bzw. leitergebundenen Übertragungstechnik, der Datenverarbeitungstechnik
unter Einschluß der Verkehrsbeeinflussungsanlagen sowie der übertragungstechnik
im öffentlichen beweglichen Landfunk (öBL) bzw. nicht öffentlichen beweglichen Landfunk
(NöBL) liegen bei marktführenden Unternehmen vor.
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